一种即使不使用加热器也能够抑制从燃料电池排出的生成水的冻结的燃料电池系统。该燃料电池系统具有燃料电池、氧化剂气体系统以及控制部，上述氧化剂气体系统具有氧化剂气体供给流路、氧化剂废气排出流路、第1旁通流路、氧化剂气体供给部、调压阀、气液分离器以及加湿器，上述氧化剂气体供给部在上述氧化剂废气排出流路侧具有与上述氧化剂气体供给部同轴相连的膨胀器，上述第1旁通流路在上述氧化剂气体供给流路的上述氧化剂气体供给部的下游并且上述加湿器的上游的第1分支部从上述氧化剂气体供给流路分支，绕过上述燃料电池，并在上述氧化剂废气排出流路的上述调压阀的下游且上述气液分离器的上游的第1合流部与上述氧化剂废气排出流路合流。剂废气排出流路合流。剂废气排出流路合流。
【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统
[0001]本公开涉及燃料电池系统。
技术介绍
[0002]为了实现燃料电池车辆(以下存在记载为车辆的情况)等的商品性提高，研究有在氧化剂气体系统具备加湿器等多个设备的燃料电池系统。
[0003]例如在专利文献1中公开有以下技术，即，在燃料电池系统的冰点下启动时，为了防止在燃料电池中生成的液体水在燃料电池的下游侧的设备冻结，用加热器加温设备。
[0004]作为不使用加热器的技术，在专利文献2中公开有在燃料电池的运转停止时能够将配置于燃料电池的下游侧的设备内的水分迅速地排出的燃料电池系统。
[0005]另外，在专利文献3中公开有不向变冷的状态的燃料电池供给湿润空气而能够将加湿器预热的燃料电池系统。
[0006]专利文献1：日本特开2009
‑
176467号公报
[0007]专利文献2：日本特开2007
‑
134154号公报
[0008]专利文献3：日本特开2004
‑
273347号公报
[0009]当在冰点下启动燃料电池系统时，从燃料电池作为液体水排出的生成水于在氧化剂气体系统中配置于燃料电池的下游侧的设备内被夺取热而冻结，存在氧化剂气体系统的流路闭塞、生成水成为冰粒而与配置于氧化剂气体系统中的燃料电池的下游侧的设备碰撞从而设备故障等问题。
[0010]在如专利文献1的技术那样在燃料电池系统安装有加热器的情况下，燃料电池系统的规模变大，存在不能进行向车辆的搭载的情况。
技术实现思路
[0011]本公开是鉴于上述实际情况而完成的，其主要目的在于提供一种不使用加热器就能够抑制从燃料电池排出的生成水的冻结的燃料电池系统。
[0012]本公开的燃料电池系统是燃料电池系统，其特征在于，上述燃料电池系统具有燃料电池、氧化剂气体系统以及控制部，上述氧化剂气体系统具有氧化剂气体供给流路、氧化剂废气排出流路、第1旁通流路、氧化剂气体供给部、调压阀、气液分离器以及加湿器，上述加湿器横跨上述氧化剂气体供给流路和上述氧化剂废气排出流路来配置，上述氧化剂气体供给流路将上述燃料电池系统的外部与上述燃料电池的阴极入口连接，在上述氧化剂气体供给流路，从上游依次配置上述氧化剂气体供给部和上述加湿器，上述氧化剂废气排出流路将上述燃料电池的阴极出口与上述燃料电池系统的外部连接，在上述氧化剂废气排出流路，从上游依次配置上述调压阀、上述气液分离器以及上述加湿器，所述第1旁通流路在上述氧化剂气体供给流路的上述氧化剂气体供给部的下游并且上述加湿器的上游的第1分支部从上述氧化剂气体供给流路分支，绕过上述燃料电池，并在上述氧化剂废气排出流路的上述调压阀的下游并且上述气液分离器的上游的第1合流部与上述氧化剂废气排出流路合
流，在上述第1旁通流路配置第1旁通阀，上述氧化剂气体供给部在上述氧化剂废气排出流路侧具有与上述氧化剂气体供给部同轴相连的膨胀器，上述氧化剂气体供给部通过上述膨胀器回收在上述氧化剂气体供给部中通过压缩而升温的氧化剂气体与氧化剂废气中的至少任意一方并作为再生能量来利用，上述膨胀器配置于上述氧化剂废气排出流路的比上述加湿器靠下游的位置，上述控制部在上述燃料电池系统的冰点下启动时打开上述第1旁通阀，经由上述第1旁通流路，将在上述氧化剂气体供给部中通过压缩而升温的氧化剂气体的一部分向上述氧化剂废气排出流路供给。
[0013]本公开的燃料电池系统也可以构成为：上述控制部预先存储表示外部气温及上述膨胀器的温度、与从上述氧化剂气体供给部排出的氧化剂气体相对于向上述氧化剂气体供给部供给的氧化剂气体的上述膨胀器的预热所需的压力比的关系的数据组，上述控制部在上述燃料电池系统的冰点下启动时将上述外部气温及上述膨胀器的温度与上述数据组对照，来计算从上述氧化剂气体供给部排出的氧化剂气体相对于向上述氧化剂气体供给部供给的氧化剂气体的上述膨胀器的预热所需的目标压力比，上述控制部控制上述调压阀的开度和上述第1旁通阀的开度，使得从上述氧化剂气体供给部排出的氧化剂气体相对于向上述氧化剂气体供给部供给的氧化剂气体的压力比成为上述目标压力比。
[0014]本公开的燃料电池系统也可以构成为：上述氧化剂气体系统具有第2旁通流路，上述第2旁通流路在上述氧化剂气体供给流路的上述氧化剂气体供给部的下游并且上述加湿器的上游的第2分支部从上述氧化剂气体供给流路分支，绕过上述加湿器，并在上述氧化剂气体供给流路的上述加湿器的下游的第2合流部与上述氧化剂气体供给流路合流，在上述第2旁通流路，配置有在上述氧化剂气体供给流路与上述第2旁通流路之间切换上述氧化剂气体的流动的第2旁通阀。
[0015]根据本公开的燃料电池系统，不使用加热器就能够抑制从燃料电池排出的生成水的冻结。
附图说明
[0016]图1是表示本公开的燃料电池系统的一例的简要结构图。
[0017]图2是表示向空气压缩机供给的空气的温度为
‑
10℃、
‑
20℃以及
‑
30℃的情况下的、从空气压缩机排出的空气相对于向空气压缩机供给的空气的压力的压力比、与从空气压缩机排出的空气的温度的关系的一例的坐标图。
[0018]图3是表示本公开的燃料电池系统的控制部进行的控制的一例的流程图。
[0019]附图标记说明
[0020]10
…
燃料电池；30
…
氧化剂气体供给部；31
…
氧化剂气体供给流路；32
…
氧化剂废气排出流路；33
…
第1旁通流路；34
…
第1旁通阀；35
…
调压阀；36
…
气液分离器；37
…
加湿器；38
…
第1分支部；39
…
第1合流部；41
…
制冷剂流路；42
…
散热器；43
…
制冷剂旁通流路；44
…
制冷剂用三通阀；45
…
制冷剂流路合流部；46
…
冷却器；50
…
控制部；60
…
膨胀器；61
…
第2旁通流路；62
…
第2旁通阀；63
…
第2分支部；64
…
第2合流部；70
…
排水流路；100
…
燃料电池系统。
具体实施方式
[0021]以下，对基于本公开的实施方式进行说明。此外，在本说明书中特别提及的事项以外的本公开的实施所需的事项(例如，不对本公开赋予特征的燃料电池系统的一般的结构和制造工序)能够作为该领域中的基于现有技术的本领域技术人员的设计事项来理解。本公开能够基于在本说明书中公开的内容和该领域中的技术常识来实施。
[0022]在本说明书中表示数值范围的“～”以包含记载于其前后的数值作为下限值和上限值的意思来使用。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统具有燃料电池、氧化剂气体系统以及控制部，所述氧化剂气体系统具有氧化剂气体供给流路、氧化剂废气排出流路、第1旁通流路、氧化剂气体供给部、调压阀、气液分离器以及加湿器，所述加湿器横跨所述氧化剂气体供给流路和所述氧化剂废气排出流路来配置，所述氧化剂气体供给流路将所述燃料电池系统的外部与所述燃料电池的阴极入口连接，在所述氧化剂气体供给流路，从上游依次配置所述氧化剂气体供给部和所述加湿器，所述氧化剂废气排出流路将所述燃料电池的阴极出口与所述燃料电池系统的外部连接，在所述氧化剂废气排出流路，从上游依次配置所述调压阀、所述气液分离器以及所述加湿器，所述第1旁通流路在所述氧化剂气体供给流路的所述氧化剂气体供给部的下游并且所述加湿器的上游的第1分支部从所述氧化剂气体供给流路分支，绕过所述燃料电池，并在所述氧化剂废气排出流路的所述调压阀的下游并且所述气液分离器的上游的第1合流部与所述氧化剂废气排出流路合流，在所述第1旁通流路配置第1旁通阀，所述氧化剂气体供给部在所述氧化剂废气排出流路侧具有与所述氧化剂气体供给部同轴相连的膨胀器，所述氧化剂气体供给部通过所述膨胀器来回收在所述氧化剂气体供给部中通过压缩而升温的氧化剂气体与氧化剂废气中的至少任意一方并作为再生能量来利用，所述膨胀器配置于所述氧化剂废气排出流路的比所述加湿器靠下游的位置，所述控制部在所述燃料电池系统的冰点...
【专利技术属性】
技术研发人员：高桥靖，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：
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